Bouwfysica Basis 1
Hoofdstuk 1
1.1 Basisprincipes van warmtetransport.
Warmte is een vorm van energie. Warmte verplaatst (stroomt) van gebieden met een hoge naar een
lage temperatuur. Warmteverplaatsing vindt plaats op 3 manieren:
- convectie
- straling
- geleiding
Convectie
Bij convectie wordt de warmte door een stromend medium meegevoerd. (vloeistoffen of gassen)
Straling
- Elk voorwerp of lichaam met een temperatuur hoger dan 0 K (-273) straalt warmte uit in de
vorm van elektromagnetische trillingen. Deze worden omgezet in warmte als ze een
voorwerp raken.
- Geen medium nodig
- Afstand onafhankelijk.
- Alle voorwerpen stralen door beweging van moleculen infrarode straling uit oftewel de
warmte.
- Vanaf 0 K is dit geen warmte meer.
Geleiding
Warmte geleiding vindt plaats doordat moleculen in een vaste stof bewegen. Naarmate de
temperatuur hoger is gaan de moleculen sneller bewegen. (vaste stof)
- afstand afhankelijk, hoe groter de afstand, hoe kouder de geleider.
Warmtestroom De totale hoeveelheid warmte die als gevolg van convectie,
straling en geleiding wordt getransporteerd. W of J/s
Warmtestroomdichtheid (q) Warmtestroom per m2. W/m2
Warmtetransport door convectie
Formule warmtestroomdichtheid:
qc = αc x (T1 - T2)
qc = de warmtestroomdichtheid in W/m2
αc = de warmteovergangscoëfficiënt voor straling in W/m 2*K
T1 - T2 = het tempratuurverschil tussen oppervlak 1 en oppervlak 2
,Emissie- en absorptiecoëfficiënt
Wanneer langgolvige infraroodstraling op een oppervlak valt, wordt deze voor een deel gereflecteerd
en voor een deel geabsorbeerd. Glas is ondoorlaatbaar voor langgolvige infraroodstraling. Alleen een
klein deel van de warmtestraling van de zon wordt door glas doorgelaten.
Het deel van de straling dat wordt geabsorbeerd is gelijk aan de emissiecoëfficiënt. Ofwel de
absorptiecoëfficiënt.
Zichtbaar licht
Warmtestraling is iets anders dan zichtbaar licht. Een witgeverfd oppervalk absorbeert circa 90% van
de warmtestraling en van het zichtbare licht circa 20%. Een bruin of zwart oppervlak absorbeert circa
90% van de warmtestraling en 90% van het zichtbare licht.
De meeste energie zit in het zichtbare licht, waardoor juist witte verf wordt gebruikt in warmere
gebieden.
Serre-effect
- Glas is ondoorzichtig voor langgolvige infraroodstraling, maar doorlaatbaar voor zonlicht. De
ruimte zal dus opgewarmd worden door de energie van het zonlicht.
- Deze oppervlakken geven hun warmte weer af in de vorm van langgolvige infraroodstraling.
Waardoor de woning dus zal opwarmen aangezien glas ondoorzichtig is voor
infraroodstraling.
Stralingsoverdracht
2 Voorwerpen, 2 vlakken van een verschillende temperatuur, zenden beide warmtestraling uit,
ze absorberen een deel van elkaars warmtestraling en reflecteren een deel. Er zal warmte
stromen van warm naar koud.
- Met behulp van deze formule kun je het effect van een stralingsfolie in een spouw of achter
een radiator benaderen.
Warmte overdracht tussen twee evenwijdige, oneindig uitgestrekte vlakken kun je berekenen met:
qS = Ꜫ1 x Ꜫ2 / ( Ꜫ1 - Ꜫ1 x Ꜫ2 - Ꜫ2) x 56,7 x 10-9 x (T14 - T24)
qS = de netto stralingsoverdracht in W/m 2
Ꜫ1 ; Ꜫ2 = de emissie coëfficiënt van oppervlak 1, respectievelijk oppervlak 2
T1 ; T2 = de tempratuur van oppervlak 1, respectievelijk oppervlak 2
De hoeveelheid warmte die door een oppervlakte wordt afgestraald, kun je berekenen met
de volgende formule:
qS = Ꜫ x 56,7 x 10-9 x T4
qS = de warmtestroomdichtheid van de afgegeven straling in W/m 2
Ꜫ = de emissie-coëfficiënt van het materiaaloppervlak
T = de absolute tempratuur in K
Warmtetransport door geleiding
, Warmte kan alleen door een constructie worden geleid als er een temperatuurverschil bestaat. De
warmte stroomt van hoog naar laag.
Warmtegeleidingscoëfficiënt
De warmtegeleidingscoëfficiënt λ geeft aan hoeveel warmte er stroomt door een laag
materiaal met een dikte van 1 m en een oppervlak van 1 m 2
bij een temperatuurverschil van 1 graden. W/m ∙ K
De warmtegeleidingscoëfficiënt wordt gemeten onder geconditioneerde droge omstandigheden.
Warmteweerstand
Warmteweerstand van een laag:
d
Rm= d = dikte in m
λ
λ = warmteweerstandscoëfficiënt in W/m ∙ K
R = warmteweerstand in m2 ∙ K/W
Warmtetransport als gevolg van geleiding:
1
q g= ⋅ ( T 1−T 2 )
Rm
qg = de warmtestroomdichtheid als gevolg van geleiding in W/m 2
T1 – T2 = het temperatuurverschil over de constructie in C˚ of K
Rm = de warmteweerstand van de materiaallaag in m 2 ∙ K/W
- Hoe groter het temperatuurverschil hoe groter de warmtestroomdichtheid.
- Hoe groter de warmteweerstand hoe kleiner de warmtestroomdichtheid.
1.2 Warmteweerstand van constructies
Gelaagde constructies
warmteweerstand per laag Rm = d/λ [m2.K/W]
Totaal over de constructie Rc = ΣRm= Σd/λ Σ = alle lagen optellen
Weerstand lucht-op-lucht RT = Rsi + Rc + Rse Rt = totale warmteweerstand van de constructie
- Rc is de parameter, waaraan eisen worden gesteld in het Bouwbesluit
- Rsi en Rse verschillen per constructie (vloer, gevel, dak, overstek), daarom kan je geen eis
stellen aan de warmteweerstand lucht-op-lucht.
Hoofdstuk 1
1.1 Basisprincipes van warmtetransport.
Warmte is een vorm van energie. Warmte verplaatst (stroomt) van gebieden met een hoge naar een
lage temperatuur. Warmteverplaatsing vindt plaats op 3 manieren:
- convectie
- straling
- geleiding
Convectie
Bij convectie wordt de warmte door een stromend medium meegevoerd. (vloeistoffen of gassen)
Straling
- Elk voorwerp of lichaam met een temperatuur hoger dan 0 K (-273) straalt warmte uit in de
vorm van elektromagnetische trillingen. Deze worden omgezet in warmte als ze een
voorwerp raken.
- Geen medium nodig
- Afstand onafhankelijk.
- Alle voorwerpen stralen door beweging van moleculen infrarode straling uit oftewel de
warmte.
- Vanaf 0 K is dit geen warmte meer.
Geleiding
Warmte geleiding vindt plaats doordat moleculen in een vaste stof bewegen. Naarmate de
temperatuur hoger is gaan de moleculen sneller bewegen. (vaste stof)
- afstand afhankelijk, hoe groter de afstand, hoe kouder de geleider.
Warmtestroom De totale hoeveelheid warmte die als gevolg van convectie,
straling en geleiding wordt getransporteerd. W of J/s
Warmtestroomdichtheid (q) Warmtestroom per m2. W/m2
Warmtetransport door convectie
Formule warmtestroomdichtheid:
qc = αc x (T1 - T2)
qc = de warmtestroomdichtheid in W/m2
αc = de warmteovergangscoëfficiënt voor straling in W/m 2*K
T1 - T2 = het tempratuurverschil tussen oppervlak 1 en oppervlak 2
,Emissie- en absorptiecoëfficiënt
Wanneer langgolvige infraroodstraling op een oppervlak valt, wordt deze voor een deel gereflecteerd
en voor een deel geabsorbeerd. Glas is ondoorlaatbaar voor langgolvige infraroodstraling. Alleen een
klein deel van de warmtestraling van de zon wordt door glas doorgelaten.
Het deel van de straling dat wordt geabsorbeerd is gelijk aan de emissiecoëfficiënt. Ofwel de
absorptiecoëfficiënt.
Zichtbaar licht
Warmtestraling is iets anders dan zichtbaar licht. Een witgeverfd oppervalk absorbeert circa 90% van
de warmtestraling en van het zichtbare licht circa 20%. Een bruin of zwart oppervlak absorbeert circa
90% van de warmtestraling en 90% van het zichtbare licht.
De meeste energie zit in het zichtbare licht, waardoor juist witte verf wordt gebruikt in warmere
gebieden.
Serre-effect
- Glas is ondoorzichtig voor langgolvige infraroodstraling, maar doorlaatbaar voor zonlicht. De
ruimte zal dus opgewarmd worden door de energie van het zonlicht.
- Deze oppervlakken geven hun warmte weer af in de vorm van langgolvige infraroodstraling.
Waardoor de woning dus zal opwarmen aangezien glas ondoorzichtig is voor
infraroodstraling.
Stralingsoverdracht
2 Voorwerpen, 2 vlakken van een verschillende temperatuur, zenden beide warmtestraling uit,
ze absorberen een deel van elkaars warmtestraling en reflecteren een deel. Er zal warmte
stromen van warm naar koud.
- Met behulp van deze formule kun je het effect van een stralingsfolie in een spouw of achter
een radiator benaderen.
Warmte overdracht tussen twee evenwijdige, oneindig uitgestrekte vlakken kun je berekenen met:
qS = Ꜫ1 x Ꜫ2 / ( Ꜫ1 - Ꜫ1 x Ꜫ2 - Ꜫ2) x 56,7 x 10-9 x (T14 - T24)
qS = de netto stralingsoverdracht in W/m 2
Ꜫ1 ; Ꜫ2 = de emissie coëfficiënt van oppervlak 1, respectievelijk oppervlak 2
T1 ; T2 = de tempratuur van oppervlak 1, respectievelijk oppervlak 2
De hoeveelheid warmte die door een oppervlakte wordt afgestraald, kun je berekenen met
de volgende formule:
qS = Ꜫ x 56,7 x 10-9 x T4
qS = de warmtestroomdichtheid van de afgegeven straling in W/m 2
Ꜫ = de emissie-coëfficiënt van het materiaaloppervlak
T = de absolute tempratuur in K
Warmtetransport door geleiding
, Warmte kan alleen door een constructie worden geleid als er een temperatuurverschil bestaat. De
warmte stroomt van hoog naar laag.
Warmtegeleidingscoëfficiënt
De warmtegeleidingscoëfficiënt λ geeft aan hoeveel warmte er stroomt door een laag
materiaal met een dikte van 1 m en een oppervlak van 1 m 2
bij een temperatuurverschil van 1 graden. W/m ∙ K
De warmtegeleidingscoëfficiënt wordt gemeten onder geconditioneerde droge omstandigheden.
Warmteweerstand
Warmteweerstand van een laag:
d
Rm= d = dikte in m
λ
λ = warmteweerstandscoëfficiënt in W/m ∙ K
R = warmteweerstand in m2 ∙ K/W
Warmtetransport als gevolg van geleiding:
1
q g= ⋅ ( T 1−T 2 )
Rm
qg = de warmtestroomdichtheid als gevolg van geleiding in W/m 2
T1 – T2 = het temperatuurverschil over de constructie in C˚ of K
Rm = de warmteweerstand van de materiaallaag in m 2 ∙ K/W
- Hoe groter het temperatuurverschil hoe groter de warmtestroomdichtheid.
- Hoe groter de warmteweerstand hoe kleiner de warmtestroomdichtheid.
1.2 Warmteweerstand van constructies
Gelaagde constructies
warmteweerstand per laag Rm = d/λ [m2.K/W]
Totaal over de constructie Rc = ΣRm= Σd/λ Σ = alle lagen optellen
Weerstand lucht-op-lucht RT = Rsi + Rc + Rse Rt = totale warmteweerstand van de constructie
- Rc is de parameter, waaraan eisen worden gesteld in het Bouwbesluit
- Rsi en Rse verschillen per constructie (vloer, gevel, dak, overstek), daarom kan je geen eis
stellen aan de warmteweerstand lucht-op-lucht.
